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金属材料断口分析的步骤与方法--第1页

金属材料断口分析的步骤与方法

金属材料断口分析是一项综合性很强的技术分析工作,通

常需要采用多种仪器联合测试检验的结果,从宏观到微观,从

定性到定量进行研究分析。因此,需要严格的科学态度和有步

骤的操作。

断口分析的步骤包括:选择、鉴定、保存和清洗试样;宏

观检验和分析断裂表面、二次裂纹以及其他表面现象;微观检

验和分析;金相剖面的检验和分析以及化学分析;断口定量分

析,如断裂力学方法;模拟试验等。

在进行断裂构件的处理和断口的保存时,需要采取措施把

断口保存好并尽快制定分析计划。对于不同情况下的断口,应

采用不同的方法进行处理。例如,对于大气中的新鲜断口,应

立即放入干燥器内或真空干燥器内而不必清洗;对于带有油污

的断口,应先用有机溶剂溶去油污,最后用无水乙醇清洗吹干;

在腐蚀环境下发生断裂的断口,则需要进行产物分析。通常可

以采用X射线、电子探针、电子扫描显微镜或俄歇能谱仪进

行产物分析,得出结论后再去掉产物观察断口形貌。

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总之,断口分析是一项重要的金属材料分析技术,需要严

格的科学态度和有步骤的操作。

去除腐蚀产物的方法之一是干剥法。使用醋酸纤维纸

(AC纸)进行清理是最有效的方法之一,特别是在断口表面

已经受到腐蚀的情况下。将一条厚度约为1mm的AC纸放入

丙酮中泡软,然后放在断口表面上。在第一张条带的背后衬上

一块未软化的AC纸,然后用夹子将复型牢牢地压在断口表面

上。干燥后,使用小镊子将干复型从断口上揭下来。如果断口

非常污染,可以重复操作,直到获得一个洁净无污染的复型为

止。这种方法的一个优点是,它可以将从断口上除去的碎屑保

存下来,以供以后鉴定使用。此外,还可以使用复型法来长期

保存断口。

断口表面不能使用酸溶液清洗,因为这会影响断口分析的

准确性。对于在潮湿空气中暴露时间比较长、锈蚀比较严重的

断口,以及高温下使用的有高温氧化的断口,一定要去除氧化

膜后才能观察,以避免假象。如果一般有机溶液、超声波洗涤

和复型都不能洁净断口表面,可以采用化学清洗。根据不同的

金属材料及氧化层情况,可以采用不同的化学清洗液。

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宏观分析是一种直接观察和分析断裂零件的方法,使用肉

眼、放大镜和实体显微镜,其放大倍数通常为100倍以下。宏

观分析具有以下优点:(1)简便、迅速,试样尺寸不受限制,

不必破坏断裂零件;(2)观察范围广,能够观察和分析断裂

全貌,即裂缝和零件形状的关系、断口与变形方向的关系、断

口与受力状态(主应力或切应力)的关系;(3)能够初步判

断裂起源位置、断裂性质与原因,缩小进一步分析研究的范围,

可为确定进一步分析的取样部位和数量提供线索和依据。因此,

宏观分析是断裂故障分析中最方便、最常用、最主要的步骤和

方法,是整个断裂故障分析的基础。

断裂分析的一个主要内容是确定断裂源的位置及裂纹的扩

展方向。如果金属零件已经断裂成多块,则应将所有断块按原

来的形状拼起来。但是,要特别小心,不能碰合。然后,观察

其密合程度,密合程度最差的是最早断裂的部位,即主断口。

在分析断裂原因时,只需对主断口进行分析。

有时候主断面会分成几块或未完全断裂的裂纹。如果零件

上有多条裂纹,通常主裂缝较宽而长,裂纹源在主裂缝上,且

裂纹源的方向通常与支裂缝的扩展方向

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